科学家公开首张量子纠缠图像 爱因斯坦曾称鬼魅般的超距作用
编辑：江树人 2019-07-16 15:47:10 科学 42近日据外媒报道，7月13日科学家们已经捕捉到了爱因斯坦曾经描述过的鬼魅般的超距作用现象的第一个图像，也就是我们常说的量子纠缠，这张照片可能是可以和第一张黑洞照片媲美的照片，在最宏观和最微观的领域，科学家们正在把人类的视野推向更极端的时间和空间。
量子纠缠是量子力学的主要支柱之一，被爱因斯坦称为幽灵般的超距作用。两个相互纠缠的粒子，不管它们相隔多远，哪怕是在银河两岸，在可观测宇宙930亿光年的两端，只要有一个粒子的物理性质发生改变，另外一个也会瞬间响应。这就如同在遥远的宽边帽星系的某一颗星球上，还有一个和你一模一样的纠缠对象，你在银河系的地球上挥手，他也会在宽边帽做出相同的动作。
为捕捉量子纠缠的图像，格拉斯哥大学的科学家们设计了一个系统，可以从他们称为“非传统物体”的量子光源射出纠缠光子流。光子穿过一种被称为β-钡硼酸盐的液晶材料，触发相位改变后，研究人员将纠缠的光子用分束器分开，进入两个不同的光学系统，之后用能够检测光子的相机，以40000帧/秒的速度，拍摄它们的重合图像，最终获得了世界上第一张量子纠缠的图像。
量子纠缠被用于量子计算、量子保密通讯和密码学等实际应用中，但此前还没有人能成功捕获量子纠缠的图像。格拉斯哥大学的物理学家认为，第一张量子纠缠照片的捕捉成功，将有助于推进量子计算领域的发展，并可能导致新的量子成像技术。
爱因斯坦之所以称之为“鬼魅”，是因为两个相距甚远的纠缠粒子之间的相互作用所表现出的瞬时性，似乎与他的狭义相对论并不兼容。后来，约翰·贝尔(John Bell)正式提出了这种非局域相互作用的概念，描述了一种能展现这种鬼魅效应的强纠缠形式——被称为贝尔纠缠。
一直以来，虽然贝尔纠缠在量子计算和密码学等许多实际应用中都得到了应用，但我们从来没有捕获它的图像。一篇于7月12日发表在《科学进展》上的论文中，格拉斯哥大学的一组物理学家描述了他们如何让这种“鬼魅现象”首次出现在图像中，这是第一次捕捉到量子纠缠的视觉证据。
延伸阅读
量子纠缠
在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象;在经典力学里，找不到类似的现象。